摄影测量技术在河道断面测量中的应用

发表时间:2021/6/7   来源:《基层建设》2021年第4期   作者:蒋燕飞
[导读] 摘要:随着科学技术的发展,我国的摄影测量技术有了很大进展,并在河道断面测量中得到了广泛的应用。
        四川省川建勘察设计院有限公司  四川省成都市  610000
        摘要:随着科学技术的发展,我国的摄影测量技术有了很大进展,并在河道断面测量中得到了广泛的应用。本文以某区域河道断面测量项目为试验数据,简要介绍了数字摄影测量关键技术在断面测量内业数据处理中的实际应用,制定了与项目生产相适应、与成果质量相匹配的数据处理技术路线与工艺流程,最后,对成果精度进行了检测与分析。
        关键词:摄影测量;遥感影像;断面测量
        引言
        无人机倾斜摄影测量是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术,它以无人机为飞行平台,搭载一个或多个倾斜摄影系统(数码相机)获取多角度、多重叠度的地面多视影像,通过后期处理,建立地表三维模型与相关数字产品。通过倾斜摄影测量技术生成倾斜三维模型,大大提高了现状模型的建模效率和精度,具备生产周期短、效率高、精度高、成本低等优点。
        1无人机摄影技术
        无人机摄像技术指的是在无人机上搭载影像采集传感器,从多个角度进行拍摄,主要从垂直和倾斜方向入手,其中垂直4个倾斜5个,从而使呈现出的世界更为真实和直观。无人机倾斜技术的高速发展,使其具备的垂直和倾斜摄影技能得到了更为广泛的应用。通过对这两种技术的比较,可以发现无人机倾斜技术相关工作者不用再佩戴一些专业设备如立体观测眼镜进行工作,而是通过自身的技术优势从各种角度来获得分辨率更高的影像信息,且能生成数字三维模型,这些优势使其广泛地应用到应急救灾抢险、城市管理以及数字城市建设过程中。
        2摄影测量技术在河道断面测量中的应用
        2.1断面点采集
        利用数字摄影测量的方法开展断面点测绘,将工艺流程分为卫星影像区域处理流程和航摄影像区域处理流程———卫星影像区域:在新获取的卫星影像数据与已有的卫星影像重叠区域内,利用已有的卫星影像成果恢复立体,在重叠区域内读取影像同名点作为控制点,作为新获取的卫星影像数据的控制资料,进行区域网平差,获得新区域的卫星影像成果,最终利用该成果恢复立体,在立体环境下测量断面点。航空影像区域:分析航空影像区域特点,按像控点布设要求预选像片控制点,进行像片控制测量;利用像片控制测量成果、航空影像进行区域网平差,得到空中三角测量成果,利用空三成果恢复立体,在立体中按要求采集断面点。断面区域影像图制作包括DEM匹配和DOM制作两个步骤。以整合后的空三成果为基础,利用立体像对自动匹配生成DEM数据,全色影像通过该DEM纠正生成整景全色成果,多光谱影像通过该DEM和整景全色成果配准纠正生成整景多光谱成果。对多光谱和全色成果进行融合处理,最后进行色彩调整、镶嵌拼接成图。航摄影像区域断面影像图制作同理。断面区域DOM影像应连续完整、清晰易读、反差适中和色调均匀,分辨率和平面精度符合要求,避免重影、模糊或纹理断裂等现象。
        2.2断面的选取
        首先,获得河道里程线,在河道干流河口、支流汇合口下游顺直河段、水文站控制断面、拦河建筑物等地方布设断面,断面布设尽可能和河道走向保持一致。结合高分辨率正射影像选取横断面时,应注意以下方面:(1)断面长度大于河道宽度,能表示河道起伏即可;(2)河道弯曲处加设断面以保证与河道走向一致;(3)避免选取在树木遮挡处;(4)河道穿房区时,尽量选取在无建筑物处。
        2.3在数据处理方面的应用
        倾斜摄影技术与传统摄影技术相比,能够从多个角度来获取等待测试目标的信息,有效增加了数据处理的维度,获得更多的参考信息,大大提高了数据处理工作的效率和效果。

此外,由于倾斜摄影技术搭载了预处理系统,可在摄影完成后利用这一处理系统来对数据进行初步处理,一些无效的数据能被有效剔除,大大提高了POS数据处理效率,使其精度和速度都提升到了一个新的高度。相关工作者在处理无人机的影像前,首先要做的是对采集到的影像数据的处理工作,如筛选、剔除,将曝光度较高、成像模糊或重复的影像进行删除处理,否则Smart3D软件的处理工作将无法顺利完成;其次,便是对象控点的处理,可将其刺在影像上,并对空中的三角测量加以处理。在进行这部分工作时,由于POS数据会自动写进影像中,因此处理时无须再将POS数据导入,而是处理完像控点之后就可以进行空中三角测量的处理。
        2.4在质量控制方面的应用
        倾斜摄影技术的信息来源更加丰富,这对于提高质量控制效率来说具有重要的作用,同时也是提高测绘精度的重要途径。倾斜摄影的质量控制主要包括:在数据获取中的质量控制、对数据本身的质量控制。(1)数据获取控制。无人机在摄影中获得的数据较多,影响数据获取的因素众多,如摄影时间、角度、高度等。倾斜摄影技术由于能够从不同的角度来拍摄,通过对其进行对比、分析,可以大大提高测量工程中的无人机成像质量。与此同时,通过预先设计航线,保障了所拍摄的影像质量,当其不符合测量方面的要求时,可以通过补拍的方式,来降低测量工程工作中的误差。(2)数据质量控制。数据质量对于测量工程来说至关重要,是决定其水平高度的重要因素。当无人机在拍摄完成后,POS可对GPS数据和拍摄的数据进行处理、分析,在此过程中,一些不连续的数据能够得到有效的补充。倾斜摄影可以大大提高数据的处理质量,可以使相关的数据信息更全面、更精确。
        3精度要求及成果应用检验
        根据项目技术设计及制图规范要求,断面点测绘技术指标———航摄影像在一侧有控制点的情况下,另一侧的高程精度在1.0-2.0m,距离像控点越远精度越低,平面精度在3.0m以内;卫星影像在一侧布设控制点的情况下,高程精度在0.7m左右,平面精度在2.0m左右;异轨立体影像高程精度在2.0-3.0m,平面精度在3.0m以内。超过控制区域20km以外的区域,高程精度在3.0-4.0m,平面精度在5.0m左右。断面区域影像图制作技术指标———DOM影像图数据上明显地物点相对于附近野外控制点的平面位置中误差为平地/丘陵地5.0m,山地7.5m,规定中误差的两倍为其最大误差。项目共涉及95个断面的高程精度检测,根据检测报告,断面高程中误差最小为±0.025m,最大为±1.313m。外业布设断面测量检测点512个,其中12个点落在断面范围外,落水及遮挡8个,位置不明显等粗差20点个,实际共检测472个点,根据检测报告,高程中误差为±0.396m,高程最大误差为1.311m。断面测量检测成果均满足项目成果精度要求。
        结语
        综上所述,无人机倾斜摄影技术作为一种新型技术,在现代测量中发挥着重要的作用。利用无人机影像匹配点云技术,通过点云数据获取DEN,基于DEM提取高程点,内业生成河道断面的作业方法,缩短了工作周期、节约成本,提高了生产效率,为河道划界工作按时保质完成提供了保障,同时也摸索出了一条在河道断面测量工作中高效可行的技术流程。
        参考文献:
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